(57)【要約】【課題】可溶物として絶縁抵抗値に制約されることなく樹脂、合金等の何れをも使用でき、弾性エネルギー蓄積型であっても応力集中変形による動作不良をよく防止できて円滑に動作させ得る感熱体及びかかる感熱体を用いたサーモプロテクタを提供する。【解決手段】可溶体と多孔質体を有し、可溶体が加熱溶融されて多孔質体に吸収され、多孔質体が加熱溶融された可溶体の溶融物の吸収に伴い膨張される感温体１の可溶体の溶融で動作させる構成であり、動作前平温時での応力集中に基づくクリープに起因する動作不良を排除できる。【選択図】図２
2005222700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可溶体と多孔質体を有し、可溶体が加熱溶融されて多孔質体に吸収され、多孔質体が加熱溶融された可溶体の溶融物の吸収に伴い膨張されることを特徴とする感温体。
【請求項２】
可溶体が樹脂であることを特徴とする請求項１記載の感温体。
【請求項３】
可溶体が合金であることを特徴とする請求項１記載の感温体。
【請求項４】
可溶体と多孔質体とが接触されていることを特徴とする請求項１〜３何れか記載の感温体。
【請求項５】
多孔質体に設けられた孔または窪みに可溶体が納められていることを特徴とする請求項１〜４何れか記載の感温体。
【請求項６】
可溶体に設けられた孔または窪みに多孔質体が納められていることを特徴とする請求項１〜４何れか記載の感温体。
【請求項７】
多孔質体の膨張に方向性が付与されていることを特徴とする請求項１〜６何れか記載の感温体。
【請求項８】
多孔質体の膨張が膨潤により行なわれることを特徴とする１〜７何れか記載の感温体。
【請求項９】
一対のリード導体間に設けられた接点が請求項１〜８何れか記載の感温体の可溶体の溶融により開閉されることをことを特徴とするサーモプロテクタ。
【請求項１０】
接点間に、感温体の可溶体と同等若しくは低融点の合金層が介在されていることを特徴とする請求項９記載のサーモプロテクタ。
【請求項１１】
一対のリード導体間に接続された導電エレメントが請求項１〜８何れか記載の感温体の多孔質体の膨張により切断されることを特徴とするサーモプロテクタ。
【請求項１２】
請求項１〜８何れか記載の感温体の表面に導電エレメントが固着され、該導電エレメントにリード導体が接続され、多孔質体の膨張により前記導電エレメントが切断されることを特徴とするサーモプロテクタ。
【請求項１３】
線熱膨張係数の異なる材料の複合体が温度変化に伴い曲げ変形されて接点が開閉される復帰型スイッチに、前記温度変化の範囲を越えた温度で接点が非復帰で開かれるように請求項１〜８何れか記載の感温体が付設されたことを特徴とするサーモプロテクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子・電気機器用のサーモプロテクタ及びこのサーモプロテクタに組み込む感熱体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子・電気機器における異常発熱を感知し、この感知に基づくオフ動作で機器を電源から遮断して機器の過熱を防止し、火災の発生を未然に防止するサーモプロテクタとして、弾性エネルギーを蓄積させておき、このエネルギーを所定温度で解放させてオフ動作させる弾性歪エネルギー蓄積型、バイメタルスイッチのような熱応力を利用する熱応力型が存在する。
弾性歪エネルギー蓄積型としては、たとえば図１３の（イ）に示すように弾性金属片１’を曲げ、この曲げ弾性金属片１’の両端を曲げ反力に抗し一対の固定端子７２’，７２’に所定融点の可溶合金（はんだ）２’で接合して弾性金属片１’の弾性曲げエネルギーを蓄積させておき、周囲温度が可溶合金２’の融点まで昇温して可溶合金が溶融されると、図１３の（ロ）に示すように弾性金属片１’の弾性曲げエネルギーを解放させ弾性金属片１’の一端と一方の固定端子７２’との接合を解離して通電を遮断するものが知られている（特許文献１）。
【０００３】
また、図１４の（イ）に示すように、弾性反力ｆに抗し撓ませた可動電極３２’を可溶体１’で保持して弾性曲げエネルギーを蓄積させておき、可溶体１’の溶融で前記弾性曲げエネルギーを解放して図１４の（ロ）に示すように接点を開くものも知られている。
【０００４】
更に、図１５の（イ）に示すように一端にリード端子１３’を取付けた金属ケース１４’内に一端側から所定融点のペレット１’、座板１５’、圧縮スプリング１１’、座板１６’を順次に収容し、更に外周が金属ケース内面に摺動接触されたコンタクト４２’を収容し、リードピン貫通ブッシング１７’を金属ケース１４’の他端側に固定し、このブッシング１７’とコンタクト４２’との間に引外しスプリング１８’を組み込んでリード端子１３’→金属ケース１４’→コンタクト４２’→リードピン４１’を経る導通路を構成し、周囲温度がペレット１’の融点まで昇温されてペレット１’が溶融されると、図１４の（ロ）に示すように圧縮スプリング１１’の弾性圧縮エネルギーを解放させて引外しスプリング１８’の圧縮応力でリードピン４１’の先端からコンタクト４２’を離隔させて前記導通路を遮断するものも知られており（例えば、非特許文献１）、いわゆる、ペレットタイプ温度ヒューズと称されている。
【０００５】
更に、形状記憶合成樹脂体、例えば、ランダムなコイル状で絡み合った分子鎖を伸ばして合成樹脂体を伸長変形させ、その分子鎖の伸びた状態を凍結させて形状記憶合成樹脂体を成形し、弾性反力に抗し撓ませた可動電極材を形状記憶合成樹脂体で支えて弾性曲げエネルギーを蓄積させておき、形状記憶合成樹脂体の加熱による原形復帰で前記弾性曲げエネルギーを解放して接点を開くものも知られている。（例えば、特許文献２）
【０００６】
また、前記の熱応力型としては、バイメタルスイッチが知られている。（例えば、特許文献３）
【特許文献１】特開平７−２９４８１号公報
【非特許文献１】電気工学ハンドブック，昭和６３年２月発行の８１８頁
【特許文献２】特開２００１−１１８４７８号公報
【特許文献３】特開２００３−２９７２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１３に示すものでは、弾性金属片の曲げ反力を支持する可溶合金（はんだ）での応力分布が複雑であり、応力集中が避けられずクリープに基づく動作不良が発生し易い。また、弾性金属片１’の一端と固定端子７２’との接合が解離される際、溶融合金の糸引きが生じ易く、スムーズに通電遮断できない場合もある。更に、可溶合金の酸化防止のためにフラックスを塗布しているが、ヒートサイクルによるフラックスの流失に基づく動作不良も懸念される。
図１４や図１５に示すものでは、接点間に可溶体の溶融物が付着し易く、可溶体に絶縁抵抗値の高い材質を使用する必要がある。特に、図１５に示すペレットタイプでは、座板による均圧化のためにペレットを一様に圧縮できても構造が複雑であり、小型化やコスト面での不利を免れ得ない。
而して、図１３に示すものでは可溶体が可溶合金に限られ、図１４または図１５に示すものでは可溶体が高絶縁抵抗値のものに限られるから、可溶体の選択範囲が制限されるという不具合がある。
【０００８】
形状記憶合成樹脂体を使用するものでは、形状記憶合成樹脂体が原形に復帰しても固体状態を保持し、前記可溶体の溶融流動に伴う不都合を排除できるが、形状記憶合成樹脂体の加熱が外面から内部に向けて進行していき、加熱が一様に行なわれないために、分子鎖の伸び状態の凍結解除による形状記憶合成樹脂体の原形復帰が円滑に行なわれずに変歪が生じ易く、スムーズな動作を得ることが難しい。
【０００９】
前記バイメタルタイプは復帰型であり、オン・オフの繰返しが進むにつれてヒステリシスにより動作温度が経時的に上昇する危険性がある。
【００１０】
本発明の目的は、可溶体として絶縁抵抗値に制約されることなく樹脂、合金等の何れをも使用でき、弾性エネルギー蓄積型であっても応力集中変形による動作不良をよく防止できて円滑に動作させ得る感熱体及びかかる感熱体を用いたサーモプロテクタを提供することにある。
更に、かかる感熱体をバイメタルスイッチに付設することによりバイメタルスイッチによる温度制御での経時的温度上昇を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る感温体は、可溶体と多孔質体を有し、可溶体が加熱溶融されて多孔質体に吸収され、多孔質体が加熱溶融された可溶体の溶融物の吸収に伴い膨張されることを特徴とする。
請求項２に係る感温体は、請求項１の感温体において、可溶体が樹脂であることを特徴とする。
請求項３に係る感温体は、請求項１の感温体において、可溶体が合金であることを特徴とする。
請求項４に係る感温体は、請求項１〜３何れかの感温体において、可溶体と多孔質体とが接触されていることを特徴とする。
請求項５に係る感温体は、請求項１〜４何れかの感温体において、多孔質体に設けられた孔または窪みに可溶体が納められていることを特徴とする。
請求項６に係る感温体は、請求項１〜４何れかの感温体において、可溶体に設けられた孔または窪みに多孔質体が納められていることを特徴とする。
請求項７に係る感温体は、請求項１〜６何れかの感温体において、多孔質体の膨張に方向性が付与されていることを特徴とする。
請求項８に係る感温体は、請求項１〜７何れかの感温体において、多孔質体の膨張が膨潤により行なわれることを特徴とする。
請求項９に係るサーモプロテクタは、一対のリード導体間に設けられた接点が請求項１〜８何れかの感温体の可溶体の溶融により開閉されることをことを特徴とする。
請求項１０に係るサーモプロテクタは、請求項９のサーモプロテクタにおいて、接点間に、感温体の可溶体と同等若しくは低融点の合金層が介在されていることを特徴とする。
請求項１１に係るサーモプロテクタは、一対のリード導体間に接続された導電エレメントが請求項１〜８何れかの感温体の多孔質体の膨張により切断されることを特徴とする。
請求項１２に係るサーモプロテクタは、請求項１〜８何れかの感温体の表面に導電エレメントが固着され、該導電エレメントにリード導体が接続され、多孔質体の膨張により前記導電エレメントが切断されることを特徴とする。
請求項１３に係るサーモプロテクタは、線熱膨張係数の異なる材料の複合体が温度変化に伴い曲げ変形されて接点が開閉される復帰型スイッチに、前記温度変化の範囲を越えた温度で接点が非復帰で開かれるように請求項１〜８何れかの感温体が付設されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
（１）形状記憶させた多孔質体に可溶体の溶融物を吸収させて多孔質体の原形回復変形を感温情報とする実施形態では、変形用エネルギーを多孔質体の分子鎖の伸びまたは縮み状態の凍結で蓄積しておくことになり、動作前平温時での応力集中に基づくクリープに起因する動作不良を排除できる。また、多孔質体が吸収した溶融物による内部からの加熱と外部からの加熱により加熱され、多孔質体を一様化熱により変歪なく膨張させ得る。
（２）可溶体の溶融物を多孔質体に吸収させ、その吸収溶融物で多孔質体を膨潤させ、その膨らみを感温情報とする実施形態では、動作前平温時では応力の発生がなく、動作前平温時での応力集中に基づくクリープに起因する動作不良を排除できる。また、多孔質体が内部から膨張されていくから、多孔質体を変歪なくスムーズに膨張させ得る。
（３）可溶体の溶融時、多孔質体を可溶体よりも大きく熱膨張させ、可溶体の溶融物を多孔質体に吸収させ、通電遮断後の冷却で多孔質体に引っ張り応力を発生させて多孔質体を膨張させる実施形態では、動作前平温時では応力の発生がなく、動作前平温時での応力集中に基づくクリープに起因する動作不良を排除できる。また、多孔質体が吸収した溶融物による内部からの加熱と外部からの加熱により加熱され、多孔質体を一様化熱により変歪なく膨張させ得る。
従って、何れの実施形態でも、動作前平温時での応力集中に基づくクリープに起因する動作不良や変歪膨張による動作不良を排除できる。
また、可溶体の溶融物が多孔質体で吸収され、接点への溶融物の付着を排除でき、可溶体の材質を絶縁抵抗値に拘束されることなく選択でき、所望融点（感熱温度）の可溶体を広範囲の材質から選択できる。
更に、可溶体の溶融物の糸曳きなく良好に通電遮断できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１の（イ）は本発明に係る感温体の一実施例の動作前を示す斜視図、図１の（ロ）は同じく動作後を示す斜視図である。
図１の（イ）において、１１は形状記憶多孔質体、例えば連続気泡の形状記憶発泡樹脂体であり、図１の（ロ）の形状を記憶させてある。この形状記憶発泡樹脂体は、図１の（ロ）に示す形状の連続気泡の発泡樹脂体を加熱下で図１の（イ）に示す形状に圧縮して絡み合ったランダムなコイル状の分子鎖を縮め、この分子鎖の縮んだ状態を冷却により凍結することにより得ることができる。１２は形状記憶多孔質樹脂体１１の中央の孔に装鎮した可溶体であり、所望融点の高分子化合物例えば合成樹脂、低分子化合物、低融合金等を使用できる。
上記形状記憶多孔質体１１の融点をＴａ、形状記憶時の温度をＴｂ、可溶体１２の融点をＴｃとすると、Ｔｃ、Ｔｂ＜Ｔａとしてある。
図１の（イ）に示す感温体の動作経過を説明すると、次の通りである。
周囲温度が可溶体１２の融点以上に達すると、可溶体１２が溶融され、溶融物が多孔質体１１に毛管現象で吸収され、多孔質体１１が表面から加熱されると共に加熱された吸収溶融物により内部からも加熱されて図１の（ロ）の原形に向け膨張されていく。
前記した通り、形状記憶多孔質体の融点をＴａ、形状記憶時の温度をＴｂ、可溶体の融点をＴｃとすると、Ｔｃ＜Ｔａ、Ｔｂ＜Ｔａとされるが、形状記憶多孔質体の融点Ｔａを可溶体の融点Ｔｃに近くするほど、形状記憶多孔質体が融点Ｔａに近い温度に加熱されるため、形状記憶多孔質体が原形にそれだけ速く復帰される。
【００１４】
図２の（イ）及び（ロ）は図１の感温体を用いたサーモプロテクタの動作前の平面図及び断面図〔図２の（イ）のロ−ロ断面図〕を示し、図２の（ハ）は同じく動作後を示している。
図２において、３１はリード導体付きの固定電極、３２はリード導体付き可動電極、４は絶縁外包体であり、両電極３１，３２を収容している。１は図１に示した感温体であり、可動電極３２と外包体底面４０との間に配設してある。
サーモプロテクタは機器に熱的に接触されて取付けられる。常時においては、図２の（ロ）に示すように、接点が閉じられている。過電流により機器温度が上昇され、感温体１の可溶体が溶融されると、その溶融物が多孔質体に吸収されると共に多孔質体が表面からの加熱と吸収溶融物による内部からの加熱で一様に加熱され、この一様加熱により原形に向け復元膨張され、図２の（ハ）に示すように可動電極３２がその膨張力で曲げられて接点が開かれる。接点が開かれると機器への通電が遮断され、温度が降下され、溶融物が固化され、接点開の状態が安定に保持される。
【００１５】
図２に示すサーモプロテクタにおいては、可溶体の溶融物が多孔質体に吸収され、溶融物の電極への付着が防止されるから、可溶体には合成樹脂等に限定らず絶縁抵抗値の低い化学物質、低融点合金も使用でき、可溶体材質の選択範囲が広く、細かい感温温度の設定が可能となる。また、形状記憶多孔質体が外部と内部からの双方から加熱され、外部からのみの加熱の場合よりも一様に加熱されるから、該多孔質体膨張時の変歪をよく防止でき、サーモプロテクタをスムーズに動作させることができる。
【００１６】
多孔質体を形状記憶タイプとする代わりに、前記可溶体をその溶融物で多孔質体の樹脂を膨潤させる材質とし、多孔質体に吸収された溶融物の分子を多孔質体の分子鎖の間に入り込ませて樹脂を膨らませることもできる。
多孔質体を膨潤性とした感温体を用いたサーモプロテクタにおいても、可溶体の溶融物が多孔質体に吸収され、溶融物の電極への付着が防止されるから、可溶体には合成樹脂等に限らず絶縁抵抗値の低い化学物質、低融点合金も使用でき、可溶体材質の選択範囲が広く、細かい感温温度の設定が可能となる。また、多孔質体が内部から膨潤により膨張されて外面がゾル状に保持されるから、多孔質体外面にサーモプロテクタの電極（前記構成の場合は、可動電極）を支え得る強度を保持させて可動電極を良好に上昇でき、接点開による通電遮断後は吸収可溶物の固化により可動電極の開状態を安定に保持できる。
【００１７】
多孔質体を形状記憶タイプとする代わりに、多孔質体の線熱膨張係数を可溶体の線膨張係数より大とすることもできる。この場合、加熱により膨張された多孔質体の気泡内に可溶体の溶融物が吸収充填され、この充填物が冷却固化に伴い収縮されても、その充填物の体積が膨張まえの多孔質体の気泡容積よりも大となって充填物に圧縮応力が、多孔質体に引っ張り応力が発生する結果、多孔質体がその引っ張り応力のもとで膨張される。
多孔質体を引っ張り膨張性とした感温体を用いたサーモプロテクタにおいても、可溶体の溶融物が多孔質体に吸収され、溶融物の電極への付着が防止されるから、可溶体には合成樹脂等に限らず絶縁抵抗値の低い化学物質、低融点合金も使用でき、可溶体材質の選択範囲が広く、細かい感温温度の設定が可能となる。また、多孔質体が外部と内部からの双方から加熱され、外部からのみの加熱の場合よりも一様に加熱されるから、該多孔質体膨張時の変歪をよく防止でき、サーモプロテクタをスムーズに動作させることができる。
【００１８】
図３の（イ）は本発明に係る感温体の上記とは別の実施例の動作前を示す断面図、図３の（ロ）は同じく動作後を示す断面図である。
図３の（イ）において、１１は多孔質体であり、図３の（ロ）の形状に膨張される。１１１は多孔質体１１に設けた窪みである。１２は可溶体であり、多孔質体１１の窪み１１１に装鎮してある。
図３に示す実施例においても、（１）融点Ｔａの連続気泡の多孔質樹脂体に温度Ｔｂ（Ｔｂ＜Ｔａ）で原形を形状記憶させたものを多孔質体とし、融点Ｔｃ（Ｔｃ＜Ｔａ）の高分子化合物（例えば合成樹脂）または低分子化合物或いは合金を可溶体とし、感温点で可溶体を溶融させ、その溶融物を多孔質体に吸収させると共に多孔質体を膨張させ、その膨張を感温情報とする形態、（２）可溶体をその溶融物で多孔質体を膨潤させる材質とし、感温点で可溶体を溶融させ、その溶融物を多孔質体に吸収させると共に多孔質体を膨潤させ、その膨らみを感温情報とする形態、（３）多孔質体の線熱膨張係数を可溶体の線熱膨張係数よりも大とし、感温点で可溶体を溶融させ、加熱により膨張された多孔質体の連続気泡に可溶体の溶融物を吸収充填させ、多孔質体の膨張でサーモプロテクタの接点を開いて通電を遮断させ、通電遮断後の降温に伴い多孔質体を収縮させ、充填固化充填物に圧縮応力を、多孔質体に引っ張り応力をそれぞれ発生させて最終的に多孔質体を引っ張り膨張状態とする形態の何れでも実施できる。
図３に示した感温体を用いたサーモプロテクタの動作も図２に示したサーモプロテクタの動作に実質的に同じである。
【００１９】
図４の（イ）は本発明に係る感温体の上記とは別の実施例の動作前を示す断面図、図４の（ロ）は同じく動作後を示す断面図である。
図４の（イ）において、１１は多孔質体であり、図４の（ロ）の形状に膨張される。１２は可溶体であり、孔１２１を有し、この孔１２１に前記の多孔質体１１を装鎮してある。
図４に示す実施例においても、（１）融点Ｔａの連続気泡の多孔質樹脂体に温度Ｔｂ（Ｔｂ＜Ｔａ）で原形を形状記憶させたものを多孔質体とし、融点Ｔｃ（Ｔｃ＜Ｔａ）の高分子化合物（例えば合成樹脂）または低分子化合物或いは合金を可溶体とし、感温点で可溶体を溶融させ、その溶融物を多孔質体に吸収させると共に多孔質体を膨張させ、その膨張を感温情報とする形態、（２）可溶体をその溶融物で多孔質体を膨潤させる材質とし、感温点で可溶体を溶融させ、その溶融物を多孔質体に吸収させると共に多孔質体を膨潤させ、その膨らみを感温情報とする形態、（３）多孔質体の線熱膨張係数を可溶体の線熱膨張係数よりも大とし、感温点で可溶体を溶融させ、加熱により膨張された多孔質体の連続気泡に可溶体の溶融物を吸収充填させ、多孔質体の膨張でサーモプロテクタの接点を開いて通電を遮断させ、通電遮断後の降温に伴い多孔質体を収縮させ、充填固化充填物に圧縮応力を、多孔質体に引っ張り応力をそれぞれ発生させて最終的に多孔質体を引っ張り膨張状態とする形態の何れでも実施できる。
図４に示した感温体を用いたサーモプロテクタの動作も図２に示したサーモプロテクタの動作に実質的に同じである。
【００２０】
図５の（イ）は本発明に係る感温体の上記とは別の実施例の動作前を示す断面図、図５の（ロ）は同じく動作後を示す断面図である。
図５の（イ）において、１１は多孔質体であり、図５の（ロ）の形状に膨張される。１２は可溶体であり、窪み１２１有し、この窪み１２１に前記の多孔質体１１を装鎮してある。
図５に示す実施例においても、（１）融点Ｔａの連続気泡の多孔質樹脂体に温度Ｔｂ（Ｔｂ＜Ｔａ）で原形を形状記憶させたものを多孔質体とし、融点Ｔｃ（Ｔｃ＜Ｔａ）の高分子化合物（例えば合成樹脂）または低分子化合物或いは合金を可溶体とし、感温点で可溶体を溶融させ、その溶融物を多孔質体に吸収させると共に多孔質体を膨張させ、その膨張を感温情報とする形態、（２）可溶体をその溶融物で多孔質体を膨潤させる材質とし、感温点で可溶体を溶融させ、その溶融物を多孔質体に吸収させると共に多孔質体を膨潤させ、その膨らみを感温情報とする形態、（３）多孔質体の線熱膨張係数よりも大とし、感温点で可溶体を溶融させ、加熱により膨張された多孔質体の連続気泡に可溶体の溶融物を吸収充填させ、多孔質体の膨張でサーモプロテクタの接点を開いて通電を遮断させ、通電遮断後の降温に伴い多孔質体を収縮させ、充填固化充填物に圧縮応力を、多孔質体に引っ張り応力をそれぞれ発生させて最終的に多孔質体を引っ張り膨張状態とする形態の何れでも実施できる。
図５に示した感温体を用いたサーモプロテクタの動作も図２に示したサーモプロテクタの動作に実質的に同じである。
【００２１】
図６の（イ）は本発明に係る感温体の上記とは別の実施例の動作前を示す斜視図、図６の（ロ）は同じく動作後を示す斜視図である。
図６の（イ）において、１１は形状記憶させた多孔質体、例えば連続気泡の形状記憶発泡樹脂体であり、図６の（ロ）の形状を記憶させてある。
この形状記憶の方向は図１に示した感温体の形状記憶の方向と逆方向としてあり、その形状記憶は、図６の（ロ）に示す形状の連続気泡の発泡樹脂体を加熱下で図６の（ロ）におけるＹ方向に引っ張って絡み合ったランダムなコイル状の分子鎖を伸ばし、分子鎖のこの伸びた状態を冷却により凍結することにより行なうことができる。１２は形状記憶多孔質樹脂体１１の中央の孔１１１に装鎮した可溶体であり、所望融点の高分子化合物例えば合成樹脂、低分子化合物、低融合金等を使用できる。
上記形状記憶多孔質体１１の融点をＴａ、形状記憶時の温度をＴｂ、可溶体１２の融点をＴｃとすると、Ｔｃ、Ｔｂ＜Ｔａとしてある。
図６に示す感温体の動作経過を説明すると、次の通りである。
周囲温度が可溶体１２の融点以上に達すると、可溶体１２が溶融され、溶融物が多孔質体１１に毛管現象で吸収され、多孔質体１１が表面から加熱されると共に加熱された吸収溶融物により内部からも加熱されて原形に向け収縮されていく。
前記した通り、形状記憶多孔質体の融点をＴａ、形状記憶時の温度をＴｂ、可溶体の融点をＴｃとすると、Ｔｃ＜Ｔａ、Ｔｂ＜Ｔａとされるが、形状記憶多孔質体の融点Ｔａを可溶体の融点Ｔｃに近くされるほど、形状記憶多孔質体を融点Ｔａに近い温度に加熱させ得るため、形状記憶多孔質体を原形にそれだけ速く復帰させ得る。
【００２２】
図７の（イ）は図６の感温体を用いたサーモプロテクタの動作前を示し、図７の（ロ）は同じく動作後を示している。
図７において、３１は固定電極、３２は可動電極、３３は接点材、３１０，３２０は各電極３１，３２のリード導体、４は絶縁包囲体であり、３１，３２両電極が収容されている。１は図６に示した感温体であり、可動電極３２と包囲体天井面４００との間に配設され、可動電極３２が押えられ弾性的に撓まれた状態に保たれて弾性曲げエネルギーが蓄積されている。
サーモプロテクタは機器に熱的に接触されて取付けられる。常時においては、図７の（イ）に示すように、弾性的に撓まされた可動電極３２が感温体１で押えられて接点が閉じられている。機器温度が過電流により上昇され、感温体１の可溶体が溶融されると、その溶融物が多孔質体に吸収されると共に多孔質体が表面からの加熱と吸収溶融物による内部からの加熱の双方加熱で一様に加熱され、この一様加熱により原形に復元収縮され、可動電極３２に蓄積された弾性曲げエネルギーが解放されて接点が開かれる。接点が開かれると機器への通電が遮断され、温度が降下され、溶融物が固化され、接点開の状態が安定に保持される。
【００２３】
図７に示すサーモプロテクタにおいては、可溶体の溶融物が多孔質体に吸収され、溶融物の電極への付着が防止されるから、可溶体には合成樹脂等に限らず絶縁抵抗値の低い化学物質、低融点合金も使用でき、可溶体材質の選択範囲が広く、細かい感温温度の設定が可能となる。また、形状記憶多孔質体が外部と内部からの双方から加熱され、外部からのみの加熱の場合よりも一様に加熱されるから、該多孔質体収縮時の変歪をよく防止でき、サーモプロテクタをスムーズに動作させることができる。
【００２４】
前記図１〜図７に示した実施例において、可溶体１２の体積は多孔質体１１の気泡容積にほぼ等しくすることが望ましい。
可溶体１２には、所望融点の高分子化合物、低分子化合物、低融点合金等を使用でき、高分子化合物は合成樹脂に限定されない。
多孔質体１１として連続気泡の発泡樹脂を使用する場合、発泡ポリエチレンや発泡シリコンゴム等の耐熱性に富む発泡樹脂を使用することが望ましい。
【００２５】
上記のサーモプロテクタにおいて、可動電極を片持ち梁とみなし、その梁長さをＬ、断面二次モーメントをＩ、弾性率をＥとし、更に感温体の高さ方向膨張率をα、断面積をＳ、厚みをｔ、弾性率をｅとすれば、温度上昇ΔＴのもとでの可動電極の撓みΔｈは
Δｈ＝αΔＴ／〔（３ＥＩ／Ｌ３Ｓｅ）＋（１／ｔ）〕
で与えられる。
Δｈは開いた接点の再導通の防止に必要な絶縁距離から設定され、サーモプロテクタの小型化のために、可動電極の長さＬ、感温体の断面積Ｓ、厚みｔを小さくしても、所定のΔｈを確保できるように、可動電極の弾性率Ｅ、断面二次モーメントＩを可及的に小とし、感温体の弾性率ｅを可及的に大とすることが望ましい。
【００２６】
図８は本発明に係るサーモプロテクタの上記とは別の実施例を示す図面であり、図８の（イ）は平面図を、図８の（ロ）は図８の（イ）におけるロ−ロ断面図をそれぞれ示し、更に図８の（ハ）は動作後の断面図を示している。
図８において、１は可溶体の溶融物の吸収により多孔質体が膨張されるタイプの感熱体であり、環状としてある。３１はリード導体３１０を備えた固定電極、３２はリード導体３２０を備えた可動電極、３３は接点材であり、感熱体１の下面側が固定電極３１上に固定され、接点閉の状態で可動電極３２が感熱体１の上面側に接触している。
固定電極３１の支持構造、可動電極３２の支持構造は図示されていないが、前記と同様に絶縁包囲体で支持することもできる。絶縁包囲体を使用しない場合は、例えば固定電極を配線基板にはんだで密接固定し、可動電極のリードを高さ保持用の導電スペーサを介して配線基板にはんだで固定することができる。
【００２７】
図８に示すサーモプロテクタの動作機構は次の通りである。
すなわち、サーモプロテクタ外部が昇温されると感熱体１の可溶体が溶融され、この溶融物が感熱体の多孔質体に吸収されて多孔質体の厚み若しくは高さが増加され、その増加により図８の（ハ）に示すように接点が開かれ、これにて通電遮断動作が終了される。
【００２８】
図２、図７、図８に示すサーモプロテクタにおいて、可動電極の接点材と固定電極との間を感熱体の可溶体の融点よりも低い融点乃至は実質的に同等融点のはんだ合金で接合して常時での接点の電気接触抵抗を低減することも可能である。この場合、感熱体の感熱動作前若しくは実質的に同時にはんだ合金の溶融で接点の接合が解放されるので、感熱動作は前記と同様に良好に行なわれ得る。
【００２９】
図９は本発明に係るサーモプロテクタの上記とは別の実施例を示す図面であり、図９の（イ）は平面図を、図９の（ロ）は図９の（イ）におけるロ−ロ断面図をそれぞれ示し、更に図９の（ハ）は動作後の断面図を示している。
図９において、１は可溶体の溶融物の吸収により多孔質体が膨張されるタイプの感熱体である。３１０，３２０はリード導体、５は金属箔または金属細線からなる易破断導体エレメントであり、各リード導体の先端部が上向きに折り曲げられ、その折り曲げ先端部３１１，３２１間に易破断金属片５が溶接、はんだ付けあるいは緊縛等で接続され、感熱体１の上面に易破断導体エレメント５が近接されている。４は絶縁包囲体である。
前記易破断導体エレメントとしての金属箔または金属細線には、はんだ細線（可溶物の融点よりも高融点）やアルミ箔を使用できる。
【００３０】
図９に示すサーモプロテクタの動作機構は次の通りである。
すなわち、サーモプロテクタ外部が昇温されると感熱体１の可溶体が溶融され、この溶融物が感熱体１の多孔質体に吸収され、多孔質体の厚み若しくは高さが増加され、その増加により図９の（ハ）に示すように易破断導体エレメント５が突き上げられて破断され、これにて通電遮断動作が終了される。
【００３１】
図１０の（イ）は本発明に係るサーモプロテクタの上記とは別の実施例の動作前の断面図を、図１０の（ロ）は動作後の断面図をそれぞれ示している。
図１０において、１は可溶体の溶融物の吸収により多孔質体が膨張されるタイプの感熱体である。６は感熱体１の表面に設けられた導電膜、３１０，３２０は導電膜６に導電接着剤等で接続されたリード導体、４は絶縁包囲体、７は絶縁包囲体の内面に設けられたブレードであり、ブレード７の刃が導電膜６直上に未接触で位置されている。
前記導電膜はアルミ箔等の金属箔の接着剤による接着、導電塗料の塗布等により形成できる。
【００３２】
図１０に示すサーモプロテクタの動作機構は次の通りである。
すなわち、サーモプロテクタ外部が昇温されると感熱体１の可溶体が溶融され、この溶融物が多孔質体に吸収されると共に感熱体１の厚み若しくは高さが増加され、その増加により図１０の（ロ）に示すように導電膜６がブレード７に接触されて破断され、これにて通電遮断動作が終了される。
【００３３】
図１１は本発明に係るサーモプロテクタの上記とは別の実施例を示す図面であり、図１１の（イ）は平面図を、図１１の（ロ）は図１１の（イ）におけるロ−ロ断面図をそれぞれ示し、更に図１１の（ハ）は動作後の断面図を示している。
図１１において、１は可溶体の溶融物の吸収により多孔質体が膨張されるタイプの感熱体である。６は感熱体１の表面に設けられた導電膜、３１０，３２０はリード導体であり、導電膜６に導電接着剤で接続されている。４は絶縁包囲体である。
前記導電膜は、破断伸びの小さな金属箔の接着剤による接着、導電塗料の塗布等により形成できる。
図１１に示すサーモプロテクタの動作機構は次の通りである。
すなわち、サーモプロテクタ外部が昇温されると感熱体１の可溶体が溶融され、その溶融物が感熱体の多孔質体に吸収されて多孔質体が膨張され、多孔質体表面に一体化された破断伸びの小さな導電膜６が破断され、これにて通電遮断動作が終了される。
【００３４】
図１２は本発明に係るバイメタル式のサーモプロテクタの実施例を示す図面であり、図１２の（イ）はスイッチオン時を、図１２の（ロ）はスイッチオフ時を、図１２の（ハ）は動作ロック時をそれぞれ示している。
図１２において、３１は固定電極である。３２はバイメタルからなる可動電極であり、先端に接点材３３が取付けられている。１は可溶体の溶融物の吸収により多孔質体が膨張されるタイプの感熱体であり、固定電極３１（または可動電極）に固定され、感熱体１と可動電極３２（または固定電極）とはスイッチオン・オフ時中、未接触である。
【００３５】
図１２において、バイメタル可動電極３２が感熱体の動作温度Ｔ１より低い温度でオン・オフ作動するように設定されているとする。
しかしながら、バイメタルスイッチでは、オン・オフの累積回数が多くなると、動作温度が本来の動作温度よりも高い温度側にシフトされる危険性がある。而るに、図１２に示すサーモプロテクタでは、温度Ｔ１のもとでは図１２の（ハ）に示すように感熱体１を動作させて可動電極３２を押し上げて接点を開くことができ、バイメタル３２の本来の動作温度よりも高い温度Ｔ１でのバイメタルスイッチのオン・オフ作動をロックできる。
かかる効果は、本発明に係るサーモプロテクタとバイメタルスイッチとを近接配置で直列に接続して使用することによっても達成可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る感熱体の一実施例を示す図面である。
【図２】本発明に係るサーモプロテクタの一実施例を示す図面である。
【図３】本発明に係る感熱体の上記とは別の実施例を示す図面である。
【図４】本発明に係る感熱体の上記とは別の実施例を示す図面である。
【図５】本発明に係る感熱体の上記とは別の実施例を示す図面である。
【図６】本発明に係る感熱体の上記とは別の実施例を示す図面である。
【図７】本発明に係るサーモプロテクタの上記とは別の実施例を示す図面である。
【図８】本発明に係るサーモプロテクタの上記とは別の実施例を示す図面である。
【図９】本発明に係るサーモプロテクタの上記とは別の実施例を示す図面である。
【図１０】本発明に係るサーモプロテクタの上記とは別の実施例を示す図面である。
【図１１】本発明に係るサーモプロテクタの上記とは別の実施例を示す図面である。
【図１２】本発明に係るサーモプロテクタの上記とは別の実施例を示す図面である。
【図１３】従来のサーモプロテクタを示す図面である。
【図１４】上記とは別の従来のサーモプロテクタを示す図面である。
【図１５】上記とは別の従来のサーモプロテクタを示す図面である。
【符号の説明】
【００３７】
１              感温体
１１            多孔質体
１２            可溶体
３１            固定電極
３２            可動電極
３１０          リード導体
３２０          リード導体
４              絶縁包囲体
５              易破断導体エレメント
６              導電膜
７              ブレード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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